塑造宇宙的“引力”,它的本质到底是什么?
不只是牛顿的万有引力定论存在一定的局限性,牛顿的经典力学体系本身也是不完善的,这是因为牛顿的经典力学体系,基于人类对地球上发生各种现象的探测,但是随着人类科学的进步,再观察更宏观和更微观的宇宙时,就发现一些现象,我们不能完美的解释,而这就是牛顿经典力学的局限性。 相信大家都听过牛顿因为一个苹果发现万有引力的故事,那么引力的本质究竟是什么呢?牛顿和引力之间又有什么有趣的故事呢?今天我们就来讨论一下宇宙四大基本力之一的——引力。 根据现代物理学的研究,认为我们的宇宙中存在4种最基本的力,而引力正是其中之一,所有的相互作用都可以被视为这4种基本力的延伸。 同时这4种基本力对于整个宇宙来说十分重要,如果某一个基本力的数值发生一点微小的变化,就有可能导致我们的整个宇宙发生巨大的变化,人类或许也就不会诞生,从这一点来看宇宙的基本力数值恰到好处。 牛顿提出万有引力这个概念也不是在苹果砸到他的头之后提出的,而是经历了大约20年的努力钻研才慢慢从离心力—向心力—重力—万有引力概念的演化顺序,一步步完善了这个理论。 牛顿提出万有引力定律,让我们知道了引力这种神奇的力量,同时对天文学和宇宙学的发展做出了很大的贡献,但是万有引力定律存在很多的问题,无法准确的描述一些宇宙现象,这就代表牛顿的万有引力定律是有一定局限性的,它并不是一个尽善尽美的理论。 不只是牛顿的万有引力定论存在一定的局限性,牛顿的经典力学体系本身也是不完善的,这是因为牛顿的经典力学体系,基于人类对地球上发生各种现象的探测,但是随着人类科学的进步,再观察更宏观和更微观的宇宙时,就发现一些现象,我们不能完美的解释,而这就是牛顿经典力学的局限性。 这间接导致了物理学的蓬勃发展,相对论和量子力学的诞生,让物理理论得到了飞速的发展,在相对论中也重新定义了引力这个概念,爱因斯坦告诉我们引力其实不是一种真实存在的力,而是时空弯曲导致的假象。 怎么理解,引力的本质其实是时空弯曲呢?首先我们要了解一下时空这个概念,从字面意思可以理解,时空就是时间加上空间组成的实体,我们生活的这个宇宙就是一个三维空间加上额外维度,时间形成的四维时空,同时我们也认为我们的宇宙这个四维时空是形成真实世界的最低维度。 同时我们所处的这个四维时空是因为宇宙大爆炸才产生的宇宙大爆炸提供了几乎无限的热量和能量,随着宇宙温度的降温能量,开始逐渐的转化,我们熟悉的物质宇宙,也就从纯能量状态的宇宙中诞生了。 所以物体的质量和能量其实是等价的,我们可以把物质视为能量的更有序组成状态,在某些特定的情况下,我们可以把物质内蕴藏的庞大能量释放出来,而就是核能。而引力就是物质本身对周围空间产生能影响的最好体现。 我们可以把时空想象成一块海绵,物体放在海绵上,会把海绵的表面压的向下,塌陷物体的质量越重,塌陷的程度就越大,引力也正是如此,当一个物体存在于宇宙时空时,它会让周围的时空产生不同程度的“弯曲”。 这也是为什么物质的质量越和密度越大,产生的引力就越大,因为物质的质量越大,密度越高,它对周围空间的影响就越强烈。所以我们在地球上被地球的重力吸引,其实是地球导致了周围的空间弯曲,我们正处于地球制造的一个弯曲时空之中。 在前面我们已经提到了时空是时间加空间的组合,而成那么物质对周围产生的影响不仅仅是对空间,对时间也会产生一定的影响。科学家已经证实,在引力强大的天体上当引力强大到一定的地步后,时间就会比正常的天体附近更慢一些,引力越强大,时间流逝的速度就越慢。 所以引力这种力量比我们想象的更加伟大,对于整个宇宙来说引力都是不可缺少的,如果没有引力宇宙中也不会诞生出恒星,更别提是地球和地球上的生命了,因此人类安稳的生活在地球上,引力也有很大的功劳。 在现在的理论中,我们已经统一了除了引力之外的三种基本力,量子力学的标准模型已经可以很好的解释这三个力的产生和传递了,可是科学家一直没有找到把引力也归纳进入量子力学体系内的方法。 而这也导致很多科学家怀疑人类现在的相对论和量子力学都是不完善的,在未来这两个理论就会和经典力学一样被我们逐渐的淘汰,人类会找到更新的理论,这个全新的理论可以更好的描述整个宇宙。 所以引力的本质并不是我们常识中的一种力,而是物体的质量造成的时空弯曲,是时空本质属性的体现。 |